DE529831C - Procedure for determining the position of an earth fault in an electrical overhead line between two stations - Google Patents

Procedure for determining the position of an earth fault in an electrical overhead line between two stations

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DE529831C
DE529831C DES77312D DES0077312D DE529831C DE 529831 C DE529831 C DE 529831C DE S77312 D DES77312 D DE S77312D DE S0077312 D DES0077312 D DE S0077312D DE 529831 C DE529831 C DE 529831C
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Germany
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resistance
earth
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bridge
stations
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Expired
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DES77312D
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German (de)
Inventor
Dr-Ing Hans Poleck
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Description

Verfahren, um die Lage eines Erdschlusses einer elektrischen Freileitung zwischen zwei Stationen zu bestimmen Es ist bekannt, daß man durch eine Widerstandsmessung die Entfernung eines Erdschlusses einer Leitung mit gewisser Annäherung bestimmen kann. Die Widerstandsmessung hat jedoch den Nachteil, daß der Ubergangswiderstand an der Erdschlußstelle, der recht erhebliche Werte annehmen kann, die im einzelnen Falle gar nicht bekannt sind, in die Messung mit eingeht und das Ergebnis recht unsicher macht.Procedure for the location of an earth fault in an electrical overhead line to determine between two stations It is known that one can use a resistance measurement determine the distance of an earth fault in a line with a certain approximation can. The resistance measurement, however, has the disadvantage that the contact resistance at the earth connection point, which can take on quite considerable values, in detail The case is not known at all, is included in the measurement and the result is correct makes you insecure.

Gemäß der Erfindung wird die Lage eines Erdschlusses einer zwischen zwei Stationen verlaufenden Freileitung dadurch wesentlich genauer bestimmt, daß mit Hilfe einer gesunden, zu der kranken Leitung parallel laufenden Leitung, welche an ihrem einen Ende direkt und an ihrem anderen Ende über einen von Wechselstrom durchflossenen Widerstand geerdet wird, eine Brückenschaltung gebildet und die Erregung eines zwischen dem kranken Leiter und einem veränderlichen Abgreifpunkt an dem Widerstand angeschlossenen Meßinstrumentes zum Verschwinden gebracht wird. Der Erfindung liegt die Tatsache zugrunde, daß der Widerstand, welchen ein durch die Erde fließender Wechselstrom im Erdreich findet, außer der Frequenz des Wechselstromes der Länge des Weges direkt proportional ist. Bei Verwendung einer bestimmten Frequenz läßt sich also an der Einstellung des Abgreifpunktes an dem von Wechselstrom durchflossenen Widerstand angeben, in welchem Abstand von den beiden Stationen die Erdschlußstelle liegt. Die Brückenschaltung ergibt das Verhältnis der Widerstände des Erdreiches von der einen Station bis zur Er dschlußstelle zu dem Widerstand des Erdreiches von der Erdschlußstelle bis zur anderen Station plus dem Widerstand des gesunden Leiters; es bildet in dieser Brückenschaltung der Erdschluß und der eine Teil des kranken Leiters die eine Diagonale, in die das Nullinstrument gelegt wird. An die Endpunkte des eingeschalteten Ohmschen Widerstandes wird eine Wechselstromquelle gelegt, vorzugsweise mit netzfremder Frequenz, damit benachbarte, noch unter Strom stehende Leitungen das Meßergebnis nicht fälschen können. Da die Leitungen nicht allein Ohmschen, sondern auch induktiven Widerstand besitzen, und da der Diagonalzweig nur spannungslos werden kann, wenn Ohmscher und induktiver Widerstand im ganzen Brückenzweig dasselbe Verhältnis haben, so scheint es, als ob eine Abgleichung der Wheatstoneschen Brücke im allgemeinen gar nicht möglich wäre. Nun hat sich aber gezeigt, daß dieses Verhältnis in -der Erdrückleitung und in der Freileitung bei einer bestimmten Periodenzahl tatsächlich so weitgehend übereinstimmt, daß die Abgleichung der Wheatstoneschen Brücke mit genügender Genauigkeit möglich ist. Wo größere Abweichungen- sich- zeigen, können dieselben durch Einschaltung einer durch Versuchsraessungen bestimmten konstanten Impedanz beseitigt werden. Es ist auf diese Weise möglich, ein Meßgerät für die Entfernung eines Erdschlusses zu bauen, bei dem der Uhrasche Widerstand, der den einen Zweig der Brücke bildet, in Entfernungen geeicht ist, so daß nach Abgleichung der Brücke die Entfernung des Erdschlusses unmittelbar abgelesen werden kann.According to the invention the sheet is a ground fault, an axis extending between two stations overhead line determined much more accurately, that with auxiliary e a sound to the sick line parallel line which traversed directly at one end and at its other end via a AC Resistance is grounded, a bridge circuit is formed and the excitation of a measuring instrument connected between the diseased conductor and a variable tapping point on the resistor is made to disappear. The invention is based on the fact that the resistance which an alternating current flowing through the earth finds in the earth, apart from the frequency of the alternating current, is directly proportional to the length of the path. When a certain frequency is used, the setting of the tapping point on the resistor through which alternating current flows can indicate the distance from the two stations to the earth connection point. The bridge circuit results in the ratio of the resistances of the ground from one station to the terminal point to the resistance of the ground from the point of ground terminal to the other station plus the resistance of the healthy conductor; In this bridge circuit the earth fault and one part of the diseased conductor form the diagonal in which the zero instrument is placed. An alternating current source is applied to the end points of the switched-on ohmic resistance, preferably with a frequency that is not connected to the network, so that neighboring lines that are still energized cannot falsify the measurement result. Since the lines have not only ohmic resistance, but also inductive resistance, and since the diagonal branch can only be de-energized if the ohmic and inductive resistance have the same ratio in the entire bridge branch, it seems as if an alignment of the Wheatstone bridge is generally not possible were. However, it has now been shown that this ratio in the earth return line and in the overhead line is actually so largely the same for a certain number of periods that the alignment of the Wheatstone bridge is possible with sufficient accuracy. Where larger deviations appear, they can be eliminated by including a constant impedance determined by test measurements. In this way, it is possible to build a measuring device for the removal of an earth fault, in which the clock's resistance, which forms one branch of the bridge, is calibrated at distances so that the distance of the earth fault can be read off immediately after the bridge has been adjusted .

Ein Ausführungsbeispiel für' eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment of 'a circuit for carrying out the method is shown in the drawing.

R, S, T sind die drei Leiter einer Drehstromleitung, deren Leiter R bei E einen Er dschluß hat. Es sei angenommen, daß dieser Erdschluß dazu geführt hat, daß die drei Leiter von Hand oder selbsttätig in den beiden Unterstationen Ul und U2 vom übrigen Netz abgetrennt worden sind. Es handelt sich für den Beamten in der Unterstation U1 nunmehr darum, die Lage des Erdschlusses E festzustellen. Die kranke Phase R ist ihm bekannt. Die Unterstation U2 erhält von ihm den Auftrag, einen gesunden Leiter, beispielsweise S, durch eine Verbindungsleitung V zu erden. Er selbst legt.zwischen denselben gesunden Leiter S und die Erde einen Ohmschen Widerstand W. Auf diesem gleitet ein einstellbarer Kontakt K, . der mit dem kranken Leiter R über ein wattmetrisches Meßgerät M verbunden ist. Die zweite Spule dieses Meßgerätes liegt an den Klemmen einer Wechselstromquelle G, die an die Enden des Ohmschen Widerstandes W angelegt ist. Die Verwendung einer besonderen Wechselstromquelle und des wattmetrischen Gerätes 111 hat einmal den Vorteil, daß die Messung nicht durch andere Stromquellen beeinflußt werden kann. Außerdem wirkt nur die Wattkomponente darauf ein, so daß die wattlosen Komponenten, die durch die Kapazität der Leiter hervorgerufen werden, weniger stören. Insbesondere empfiehlt sich für die Wechselstromquelle G die Wahl einer netzfremden Frequenz, so daß auch parallel laufende, noch unter Spannung stehende Leitungen des Netzes keinen störenden Einfluß ausüben können. Bei dieser Schaltung bildet der gesunde Leiter S die Verbindungsleitung V und die Erdrückleitung von U2 nach U1 den einen Zweig einer Wheatstoneschen Brücke, der Ohmsche Widerständ W den anderen Zweig. An der einen Diagonale liegt die Wechselstromquelle G, die andere Diagonale wird durch den Erdschluß E, den einen Teil der Leitung R und das Meßinstrument M gebildet. Der Schiebekontakt K wird so eingestellt, daß das Meßgerät M stromlos wird. Aus der Einstellung des Kontaktes K ergibt sich dann das Verhältnis des Widerstandes der Erdrückleitung zwischen U1 und dem Erdschluß E zu dem Widerstand der Erdrückleitung zwischen U2 und dem Erdschluß E plus dem Widerstand des gesunden Leiters S. Der Gesamtwiderstand der Erdrückleitung zwischen U1 und U2 sowie der Widerstand des gesunden Leiters S sind aber bekannt. Infolgedessen ergibt der Teilwiderstand die Entfernung des Erdschlusses. Die Abgleichung der Wheatstoneschen Brücke gelingt stets dann, wenn die Impedanz der Erdrückleitung und die Impedanz des gesunden Leiters S den gleichen Phasenverschieb.ungswinkel haben oder, mit anderen Worten, wenn das Verhältnis der Ohmschen Komponente zur induktiven Komponente bei beiden das gleiche ist. Der besondere Wert der Erfindung liegt in dem glücklichen Umstande, daß diese Bedingung in der Tat bis zu einem gewissen Grade. erfüllt ist, wie die Erfahrung gezeigt hat. Noch bestehende Unterschiede können durchEinschaltung von Hilfsimpedanzen Hl, H2 beseitigt oder wenigstens weitgehend gemildert werden. Ihre Größe wird durch Probiereis ein für allemal festgestellt. Sie helfen auch die durch gegenseitige Selbstinduktion in den Freileitungen bei der Messung etwa erzeugten Spannungen auszugleichen.R, S, T are the three conductors of a three-phase line, their conductors R at E has a grounding. It is assumed that this earth fault led to it has that the three conductors manually or automatically in the two substations Ul and U2 have been separated from the rest of the network. It concerns the officer in the substation U1 now to determine the position of the earth fault E. The sick phase R is known to him. The substation U2 receives the order from him, to ground a healthy conductor, for example S, through a connecting line V. He himself places an ohmic conductor between the same healthy conductor S and the earth Resistance W. An adjustable contact K, slides on this. the one with the sick one Conductor R is connected via a wattmetrical meter M. The second coil of this Measuring device is connected to the terminals of an alternating current source G, which is connected to the ends of the Ohmic resistance W is applied. The use of a special AC power source and the wattmetric device 111 has the advantage that the measurement is not can be influenced by other power sources. In addition, only the watt component is effective one so that the wattless components are affected by the capacitance of the conductor are caused, disturb less. Especially recommended for the AC power source G the choice of a non-network frequency, so that also running in parallel, still under Live lines of the network cannot have a disruptive influence. In this circuit, the healthy conductor S forms the connecting line V and the Earth return from U2 to U1 one branch of a Wheatstone bridge, the Ohmic resistance W the other branch. The alternating current source is located on one diagonal G, the other diagonal is through the earth fault E, one part of the line R and the measuring instrument M is formed. The sliding contact K is set so that the measuring device M is de-energized. The setting of the contact K then results the ratio of the resistance of the earth return line between U1 and the earth fault E to the resistance of the earth return line between U2 and the earth fault E plus the Resistance of the sound conductor S. The total resistance of the earth return between However, U1 and U2 as well as the resistance of the healthy conductor S are known. Consequently the partial resistance gives the distance of the earth fault. Matching the Wheatstone Ashes Bridge is always successful if the impedance of the earth return line and the impedance of the sound conductor S have the same phase shift angle or, with others Words when the ratio of the ohmic component to the inductive component is at is the same for both. The particular value of the invention lies in the fortunate Circumstances that this condition is indeed to some extent. is satisfied, as experience has shown. Any differences that still exist can be are eliminated or at least largely mitigated by auxiliary impedances Hl, H2. Their size is determined once and for all by trying ice cream. They help that too generated by mutual self-induction in the overhead lines during the measurement Balance tensions.

Merkwürdigerweise ist der Ohmsche Widerstand einer Erdleitung für Wechselstrom der Frequenz annähernd proportional. Man kann also auch durch Wahl einer bestimmten Meßfrequenz die günstigsten Bedingungen für eine genügend genaue Messung schaffen.Strangely enough, the ohmic resistance of a ground line is for Alternating current approximately proportional to the frequency. So you can also by choice a certain measuring frequency the most favorable conditions for a sufficiently accurate Create measurement.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren, um die Lage eines Erdschlusses einer elektrischen Freileitung zwischen zwei Stationen zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines gesunden Leiters zwischen den Stationen, zwischen denen auch der mit Erdschluß behaftete Leiter verläuft, durch Erdung des gesunden Leiters in beiden Stationen, wobei die Erdung in der entfernten Station direkt und in: der anderen Station über einen Widerstand erfolgt, eine Brückenschaltung gebildet wird, deren einer Ast in der gesunden Leitung und der Erdrückleitung besteht, während der andere Brückenast durch den zwischen den gesunden Leiter und Erde geschalteten Widerstand gebildet wird und wobei die erdschlußbehaftete Leitung die Diagonalverbindung der Brücke darstellt und mit einem zur Abgleichung der Brücke auf den Widerstand verstellbaren Kontakt verbunden ist, und daß zur Speisung der Brückenschaltung eine Hilfsspannung solcher Frequenz benutzt wird, daß der Widerstand der Erdrückleitung dem Widerstand der Freileitung ähnlich ist. PATENT CLAIMS: r. Procedure to determine the location of an earth fault in a determine electrical overhead line between two stations, characterized in that that with the help of a healthy conductor between the stations, between them too the conductor with a ground fault runs through the grounding of the healthy conductor in two stations, with the earthing in the remote station direct and in: the another station is made via a resistor, a bridge circuit is formed, one branch of which is the sound line and the earth return line, while the other bridge branch through the one connected between the healthy conductor and earth Resistance is formed and the ground fault line the Diagonal connection the bridge represents and using a to level the bridge on the resistance adjustable contact is connected, and that to feed the bridge circuit a Auxiliary voltage of such frequency is used that the resistance of the earth return line is similar to the resistance of the overhead line. 2. Verfahren nach Anspruch. r, dadurch gekennzeichnet, daß in den einen Zweig der Wheatstoneschen Brücke eine Impedanz eingeschaltet wird, zum Zwecke, Abweichungen im Verhältnis zwischen der Ohmschen und induktiven Komponente der Induktanzen der Leitungen einerseits und der Erde andererseits ausgleichen zu können. 2. The method according to claim. r, thereby characterized in that in one branch of the Wheatstone Bridge an impedance is switched on, for the purpose of deviations in the ratio between the ohmic and inductive component of the inductances of the lines on the one hand and the earth on the other hand to be able to compensate. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch z, gekennzeichnet durch ein wattmetrisches Meßgerät als Nullinstrument, dessen eine Spule an die Wechselstromquelle gelegt werden kann, dessen andere Spule zwischen den kranken Leiter und den Ohmschen Widerstand eingeschaltet ist.3. Device for carrying out the process according to claim z, characterized by a wattmetric measuring device as a zero instrument, one coil of which can be connected to the alternating current source, the other coil of which between the diseased conductor and the ohmic resistance is switched on.
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